Influenza del raffreddamento alternato imposto dalla macchina di colata continua sulla nanoprecipitazione in acciai microlegati con niobio

Nowadays microalloyed steel are a class of materials very diffused on the steel market and, they find a wide range of applications, as a consequence of their characteristics and mechanical properties. The properties of these steels are strictly associated to the alloying elements that characterize this type of alloys. Although the microalloing elements (Ti,Nb,V,Al) never exceed the limit of 0,1% in weight, their presence strongly influences the material behavior, due to the formation of stable precipitates in the metallic matrix, which can improve the mechanical property, when they finely dispersed . This work aims at clarifying the precipitation behavior during the alternated cooling pattern imposed by a continous casting machine. By a cooling pattern performed by a specific experimental procedure continuous casting machine has been simulated on a microalloyed steel provided by Voest Alpine Stahl . Different casting parameter have been simulated, in order to analyze their effect on the number, the size and the volumetric fraction of the precipitates. By the observation of fracture surfaces performed by FEG-SEM it is possible to confirm that the precipitation promoted by the thermal oscillations, the casting speed and the number of contacts between the steel and rolls of the casting machine cover an important influence on the precipitation phenomena. Some precipitates costituited by different layers have been pointed out and they seem to be a consequence of the imposed alternated cooling. The chemical analysis performed by the TEM has shown that every layers is featured by a different chemical composition that is a function of the different thermal range leading to the precipitation of different chemical composition.

Gli acciai microlegati al giorno d'oggi costituiscono una tipologia di materiali altamente richiesta sul mercato e, grazie alle loro caratteristiche e proprietà meccaniche, trovano larga applicazione in diversi campi ingegneristici. Le proprietà di questi acciai sono strettamente legate agli elementi in lega (Ti,Nb,V,Al) che non superano mai complessivamente lo 0,1% in peso. La loro presenza condiziona fortemente il comportamento del materiale, grazie alla tendenza a formare dei precipitati stabili all’interno della matrice metallica che, migliorano le caratteristiche meccaniche se finemente dispersi. Obiettivo della presente tesi è ampliare le conoscenze, ad oggi ancora limitate, sul meccanismo di formazione dei precipitati durante il raffreddamento alternato imposto dalla macchina di colata continua. È stato pertanto simulato il processo di colata continua, tramite un dispositivo appositamente sviluppato, su campioni di acciaio micro legato prodotto dall’acciaieria Voestalpine. Si sono studiate e simulate colate caratterizzate da differenti parametri per analizzare gli effetti in termini di numero, dimensioni e frazione volumetrica dei precipitati formati. Tramite l’analisi delle superfici di frattura al microscopio elettronico FEG-SEM è stato possibile dimostrare che la precipitazione degli elementi in soluzione è fortemente favorita dalle fluttuazioni termiche, e che la velocità di colata e il numero di contatti tra la bramma e i rulli influenzano significativamente la precipitazione. È stato inoltre riscontrato che alcuni precipitati assumono una configurazione a layer sovrapposti, che sembrerebbe essere una conseguenza del raffreddamento alternato imposto. L’analisi chimica, effettuata tramite TEM, ha portato in evidenza che ogni layer ha una composizione chimica differente dagli altri.